регистрация /  вход

Системы связи 2 (стр. 1 из 9)

Оглавление.

1. Введение. 2

2. Виды модуляции. 3

2.1. Амплитудная модуляция. 3

2.2. Частотная модуляция, фазовая модуляция. 9

2.3. Импульсная модуляция. 12

3. Практическое применение. 16

3.1. Телеметрия. 16

3.1.1. Частотное разделение каналов 17

(частотное уплотнение линии связи).

3.1.2. Временное разделение каналов 22

(временное уплотнение линии связи).

3.1.3. Телеметрический комплекс. 27

3.1.4. Проблемы телеметрии. 30

3.1.5. Аппаратура телеметрии и ее приложения. 31

3.1.6. Другие системы связи. 34

4. Заключение. 39

5. Список используемой литературы. 39

1. ВВЕДЕНИЕ

Предмет «электрическая связь» очень обширен и сложен. Описать его полносьтью в одном реферате невозможно, так как электрическая связь является существенной частью большого числа электронных систем и находит свое применение во всех аспектах нашей жизни. Каждая глава реферата не вдается в детали, а сосредотачивает все внимание на понима­нии методов и средств связи, осуществляемой с помощью электро­магнитных волн. Более того, будут рассмотрены только основные мето­ды связи, стремясь показать их практическое использование.

В любом методе электромагнитной связи всегда можно выделить, во-первых, среду, которая будет переносить информацию, — несу­щую, во-вторых, саму информацию. Дальнейшее обсуждение будет сосредоточиваться на различных методах переноса информации, т. е. способах объединения информации (или слияния) с несущей, а именно на схемах модуляции.

Существуют три основные схемы модуляции: 1) амплитудная мо­дуляция (AM); 2) угловая модуляция, подразделяющаяся на два очень похожих метода: частотную модуляцию (ЧМ) и фазовую моду­ляцию (ФМ); 3) импульсная модуляция (ИМ). Различные схемы мо­дуляции совмещают два этих метода или более, образуя сложные системы связи. Телевидение, например, использует как AM, так и ЧМ для различных типов передаваемой информации. Импульсная модуляция совмещается с амплитудной, образуя импульсную ампли­тудную модуляцию (АИМ), и т.д. Не всегда возможно найти четко выраженные основания для использования того или иного метода модуляции. В некоторых случаях этот выбор предписывается зако­ном (в США контроль осуществляет Федеральная комиссия по свя­зи — ФКС). Необходимо строго придерживаться правил и инструк­ций независимо от того, какая схема модуляции используется.

Во всех методах модуляции несущей служат синусоидальные ко­лебания угловой частоты wн , которые выражаются в виде

енн sin(wн t+qн ) (1а)

где Ан - амплитуда, а wн t+qн - мгновенная фаза (отметим, что wн t, так же как и qн , измеряется в градусах или радианах). Фазовый сдвиг qн введен для придания уравнению (la) большей общности. Аналогично модулирующий сигнал может быть представ­лен как

емм sin(wм t+qм ) (2a)

для AM, ЧМ и ФМ или в виде импульса в случае импульсной моду­ляции. Выражение wм может быть использовано для обозначения скорее полосы частот, чем единичной частоты. Например, мы будем рассматривать AM в радиовещании, где модулирующий сигнал сос­тоит из полосы звуковых частот (20—16 000 Гц).

2. ВИДЫ МОДУЛЯЦИИ.

2.1. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ (AM)

С качественной стороны амплитудная модуляция (AM) может быть определена как изменение амплитуды несущей пропорциональ­но амплитуде модулирующего сигнала (рис. 1, а). Для модулирующего сигнала болшой амплитуды

Рис. 1. Амплитудная модуляция (wм <<wн ).

а - форма сигнала; б - спектр частот.

соответствующая амплитуда мо­дулируемой несущей должна быть большой и для малых значений Ам . Эта схема модуляции может быть осуществлена умножением двух сигналов: ен ем . Как будет видно из дальнейшего, это является особым случаем более общего метода модуляции. Для упрощения последующих математических преобразований видоизменим урав­нения (la) и (2а), опустив произвольные фазы qн и qм :

енн cos(wн t) (qн =p/2) (1б)

емм cos(wм t) (qм =p/2) (2б)

Произведением этих двух выражений является:

ен емн cos(wн t) × Ам cos(wм t) (3)

Уравнение (3) показывает, что амплитуда модулированной несу­щей будет изменяться от нуля (когда wм t = 900 , cos(wм t)=0) до Ан Ам (когда wм t = 00 , cos(wм t)=1). Член Ам cos(wм t) × Ан является амплитудой модулированных колебаний и прямо зависит от мгно­венного значения модулирующей синусоиды. Уравнение (3) может быть преобразовано к виду

(4а)

Это преобразование основано на тригонометрическом тождестве

(5)

Уравнение (4a) представляет собой сигнал, состоящий из двух колебаний с частотами w1 =wн +wм и w2 =wн -wм и амплитудами Ан Ам /2. Переписывая выражение для модулирован­ного колебания (4a), получим

(4б)

w1 и w2 называются боковыми полосами частот, так как wм обычно является полосой частот, а не одиночной частотой. Следовательно, w1 и w2 представляют собой две полосы частот — выше и ниже не­сущей (рис. 1,б), т. е. верхнюю и нижнюю боковую полосу соответ­ственно. Вся информация, которую необходимо передать, содержит­ся в этих боковых полосах частот.

Уравнение (4б) было получено для особого случая, когда модулированный сигнал был результатом прямого перемножения ен на ем . В результате уравнение (4б) не содержит компонента на частоте несущей, т. е. частота несущей полностью подавлена. Такой тип модуляции с подавленной несущей иногда преднамеренно проек­тируется в системах связи, так как это ведет к снижению излучае­мой мощности. В большинстве таких систем излучается некоторая часть мощности на частоте несущей, позволяя тем самым приемному устройству настраиваться на эту частоту. Можно также передавать лишь одну боковую полосу, так как она содержит всю существенную информацию о модулирующем сигнале. Приемное устройство затем восстанавливает ем по модуляции одной боковой полосы.

Полное выражение, представляющее амплитудно-модулированное колебание в общем виде, имеет вид

ен емн cos(wн t)+ Ам cos(wн t)cos(wм t) (6а)

Это выражение описывает как неподавленную несущую (первый член в правой части уравнения), так и произведение, т. е. модуля­цию (второй член справа). Уравнение (6a) можно переписать в виде

ен ем =[Ан + Ам cos(wм t)]cos(wн t)= Анм cos(wн t) (6б)

Последнее выражение показывает, как амплитуда несущей изме­няется в соответствии с мгновенными значениями модулирующего колебания. Амплитуда модулированного сигнала Анм состоит из двух частей: Ан — амплитуды немодулированной несущей и Ам cos(wм t) мгновенных значений модулирующего колебания:

Анмн + Ам cos(wм t) (7)

Отношение Ам к Ан определяет степень модуляции. Для Амн значение Анм достигает нуля при cos(wм t)=-1 (wм t=180°) и Анм =2Ан при cos(wм t)=1 (wм t= 0°). Амплитуда модулирован­ной волны изменяется от нуля до удвоенного значения амплитуды несущей. Отношение

m= Амн (8)

определяет коэффициент модуляции. Для предотвращения искаже­ний передаваемой информации — модулированного сигнала — значение m должно быть в пределах от нуля до единицы: 0£m£1. Это соответствует Ам £Ан . (Для m=0 Ам = 0, т. е. нет модулирующего сигнала.) Уравнение (6a) может быть переписано с введением m:

ен емн cos(wн t)[1+m×cos(wм t)] (6в)

На рис. 2,а показана форма модулированных колебаний и ко­эффициент модуляции m выражен через максимальное и минималь­ное значения ее амплитуды (пикового и узлового значений). Рис. 2,б дает представление о спектре модулированных колебаний, который может быть выражен преобразованием уравнения (6):

(6г)

несущая верхняя боковая полоса нижняя боковая полоса

На рис. 2,в показан результат модуляции с коэффициентом m, превышающим 100%: m>1.

В таблице на рис. 3 приведены амплитуда и мощьность для каждой из трех частотных компонент модулированного колебания.

Угловая частота

Амплитуда

Относитель­ная амплитуда

Относитель­ная мощность

Несущая

wн

Ан

1

1

Верхняя боковая полоса

wн +wм

Ам /2

m/2

(m/2)2

Нижняя боковая полоса

wн -wм

Ам /2

m/2

(m/2)2

Рнс. 3. Мощность и амплитуда АМ-колебаний.


Дарим 300 рублей на твой реферат!
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Мы дарим вам 300 рублей на первый заказ!